Ανάλυση και Σχεδίαση Επαναπρογραμματιζόμενων Μικροκυματικών Μεταεπιφανειών

Abstract

Την τελευταία δεκαετία, οι μεταεπιφάνειες αποτελούν ένα από τα πιο ενδιαφέροντα θέματα της σύγχρονης έρευνας κι επιστήμης. Είναι τεχνητές επιφάνειες με δομή απολύτως κατασκευασμένη από τον άνθρωπο και με ελεγχόμενες από αυτόν ιδιότητες και λειτουργίες. Αλληλοεπιδρούν με τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα και τροποποιούν τη συμπεριφορά τους, υπάρχουν ποικίλες λειτουργικές εφαρμογές τις οποίες μπορεί να υποστηρίξει μια μεταεπιφάνεια, όπως πλήρη απορρόφηση των κυμάτων, διαμόρφωση μετώπου κύματος, μετατροπή πόλωσης, εστίαση, εκτροπή ή ανάκλασή τους υπό κάθε δυνατή γωνία. Φυσικά, η μελέτη αυτών των λειτουργιών, αλλά και των μεταεπιφανειών γενικότερα, απαιτεί τη χρήση κάποιας κατάλληλης υπολογιστικής μεθόδου και τεχνικής εισαγωγής της μεταεπιφάνειας σε προσομοιώσεις. Η παρούσα διπλωματική εργασία αποσκοπεί στη μελέτη και την ανάλυση μεταεπιφανειών για τον τρόπο λειτουργίας τους στη συχνότητα κοντά στα 5GHz όπου βρίσκει εφαρμογή κυρίως στον τηλεπικοινωνιακό τομέα. Ειδικότερα, θα αρχίσουμε τη παρουσίαση με την αναφορά διάφορων μεταεπιφανειών χωρίζοντας τα ανάλογα με τις ιδιότητες και λειτουργίες του. Στη συνέχεια θα κάνουμε ανάλυση των στατικών μεταεπιφάνειών εξετάζοντας το βασικό θεωρητικό υπόβαθρο καθώς και επιβεβαίωσης του βάση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από προσομοιώσεις με τη βοήθεια του υπολογιστικού πακέτου CST STUDIO SUITE. Τέλος, θα αναφερθούμε στις ελεγχόμενες μεταεπιφάνειες και στους τρόπους ελέγχου που μπορούν να εφαρμοστούν, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση σε ένα συγκεκριμένο μοντέλο ελεγχόμενης μεταεπιφάνειας το οποίο θα εξεταστεί εκτενέστερα με προσομοιώσεις που θα πραγματοποιούν διάφορες λειτουργίες οι οποίες θα είναι αναγκαίες για τις ασύρματες επικοινωνίες της νέας γενιάς.